(57)【要約】      （修正有）【課題】工作物を加工する単一の主軸を備え、この主軸を上下、左右、前後に可変させて、構造が大変簡便でありながらも工作物を立体的に加工可能な３Ｄ可変軸マシーンを提供すること。【解決手段】地面から離隔されて工作物の上に配置されるフレーム１０と、該フレーム１０に一対で連結されるアーチ形状の前後回動フレーム２０と、該前後回動フレーム２０と交差連結され得るように前後回動フレーム２０より相対的に低い高さを有するアーチ形状の左右回動フレーム３０と、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０との交差部位に垂直に挿入されて前後回動フレーム２０及び左右回動フレーム３０に沿って回動する主軸５０とを備え、主軸５０に結合された滑り部材４０が、前後回動フレーム２０の下面と左右回動フレーム３０の上面に対してスライド自在に結合されていることを特徴とする３Ｄ可変軸マシーン。【選択図】図１
2010105146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面から離隔されて工作物の上に配置されるフレーム１０と、該フレーム１０に一対で連結されるアーチ形状の前後回動フレーム２０と、該前後回動フレーム２０と交差連結され得るように前後回動フレーム２０より相対的に低い高さを有するアーチ形状の左右回動フレーム３０と、前記前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０との交差部位に垂直に挿入されて前後回動フレーム２０及び左右回動フレーム３０に沿って回動する主軸５０とを備え、
前記主軸５０に結合された滑り部材４０が、前記前後回動フレーム２０の下面と左右回動フレーム３０の上面に対してスライド自在に結合されていることを特徴とする３Ｄ可変軸マシーン。
【請求項２】
前記前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０とが、モーターＭと連結されて強制的に回動されるようにそれぞれ設計されていることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ可変軸マシーン。
【請求項３】
前記前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０とが、一対でそれぞれ構成されているとともに、間隔を維持するとともに剛性を増大する多数の補強台２１、３１をそれぞれ有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３Ｄ可変軸マシーン。
【請求項４】
前記滑り部材４０は、高さの差を有するように回転ベアリング４４を間において相互に回転自在な状態で配置される、該回転ベアリング４４の下部外側に装着された第１滑り枠４１と回転ベアリング４４の上部内側に結合された第２滑り枠４２とで構成され、
前記第２滑り枠４２が、前記前後回動フレーム２０の底面に密着される２つの第１ローラー４２１を有するとともに、
前記第１滑り枠４１が、前記左右回動フレーム３０の上面に密着される２つの第２ローラー４１１を有していることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ可変軸マシーン。
【請求項５】
前記滑り部材４０が、前記第２滑り枠４２に対して弾性手段６０によって弾力的に連結されて第３ローラー４３１を有する第３滑り枠４３を更に備えていることを特徴とする請求項４に記載の３Ｄ可変軸マシーン。
【請求項６】
前記弾性手段６０が、前記第２滑り枠４２と第３滑り枠４３とにそれぞれ結合された連結バー６１と、前記連結バー６１を連結するスプリング６２とで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ可変軸マシーン。
【請求項７】
前記第３滑り枠４３が、前記前後回動フレーム２０の上面に密着されていることを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ可変軸マシーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸が一つで構成され、主軸を上下、左右、前後に可変して、構造が大変簡単でありながらも工作物を立体的に加工可能な３Ｄ可変軸マシーンに関するもので、より詳細には、地面から離隔されて工作物の上に配置されるフレームと、このフレームに一対で連結されるアーチ形状の前後回動フレームと、前後回動フレームと交差連結され得るように前後回動フレームより相対的に低い高さを有するアーチ形状の左右回動フレームと、前後回動フレームと左右回動フレームとの交差部位に垂直に挿入されて前後回動フレーム及び左右回動フレームに沿って回動する主軸とを備え、主軸に結合された滑り部材が、前後回動フレームの下面と左右回動フレームの上面に対してスライド自在に結合されていることを特徴とする３Ｄ可変軸マシーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作物を立体的に加工するための発明として、レーザー加工機が一般的に知られている。
【０００３】
しかし、このようなレーザー加工機は、大きな工作物を加工する際ではなく、主として小さな工作物を加工する際に使用されている。
【０００４】
従って、大きな工作物を立体的に加工するために、３軸、４軸、５軸マシニング工作機械が開発されている。
【０００５】
しかし、このような多軸マシニング工作機械は、規模が大型であり、複数の主軸があるため、構造が非常に複雑になって価格が非常に高価になるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述したような問題点を勘案して案出されたものであり、本発明の目的は、工作物を加工する単一の主軸を備え、この主軸を上下、左右、前後に可変させて、構造が大変簡便でありながらも工作物を立体的に加工可能な３Ｄ可変軸マシーンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述したような課題を達成する本発明の３Ｄ可変軸マシーンは、地面から離隔されて工作物の上に配置されるフレームと、このフレームに一対で連結されるアーチ形状の前後回動フレームと、前後回動フレームと交差連結され得るように前後回動フレームより相対的に低い高さを有するアーチ形状の左右回動フレームと、前後回動フレームと左右回動フレームとの交差部位に垂直に挿入されて、前後回動フレーム及び左右回動フレームに沿って回動する主軸とを備え、主軸に結合された滑り部材が、前後回動フレームの下面と左右回動フレームの上面に対してスライド自在に結合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の３Ｄ可変軸マシーンは、構造が簡単であり、低廉な価格で３Ｄ加工が可能な工作機械を提供できるという長所を有している。
【０００９】
また、工作物を加工する主軸が一つで構成され、この主軸は、アーチ形状の前後回動フレームと左右回動フレームとを介して上下、左右、前後に可変されて、工作物を立体的に加工できるという特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の３Ｄ可変軸マシーンの斜視図である。
【図２】図１から滑り部材を抜粋して示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における滑り部材の断面図である。
【図４】図１から滑り部材と主軸とを抜粋して示す結合図である。
【図５】他の実施例の滑り部材を組み込んだ３Ｄ可変軸マシーンの斜視図である。
【図６】図５から滑り部材と主軸とを抜粋して示す結合図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の３Ｄ可変軸マシーンを添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の３Ｄ可変軸マシーンを示す斜視図であり、図２は、図１から滑り部材を抜粋して示す斜視図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線における滑り部材の断面図であり、図４は、図１から滑り部材と主軸とを抜粋して示す結合図である。
【００１３】
図１ないし図４に示すように、本発明は、工作物を加工する単一の主軸を備え、この主軸をアーチ形状の前後回動フレームと左右回動フレームとを介して上下、左右、前後に可変して工作物を立体的に加工する３Ｄ（dimension）可変軸マシーン１００に関するものである。
【００１４】
このような３Ｄ可変軸マシーン１００は、５つの部材から構成され、すなわち、フレーム１０と、フレーム１０に結合される前後回動フレーム２０及び左右回動フレーム３０と、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０との交差部位に挿入される主軸５０及び滑り部材４０とで構成されている。
【００１５】
ここで、フレーム１０は、中央に工作物(図示しない)をおき、４つの支持台１１によって地面から離隔されている。
【００１６】
このようなフレーム１０は、前後回動フレーム２０及び左右回動フレーム３０を結合し得るように四方の側面を塞がれた四角形状に配置されている。
【００１７】
また、前後回動フレーム２０は、フレーム１０の左側および右側に一対で連結されたアーチ形状で構成されている。
【００１８】
このような前後回動フレーム２０は、フレーム１０に固定されたモーターＭによって強制的に回動されるように設計されている。
【００１９】
そして、左右回動フレーム３０も、フレーム１０の前側および後側に一対で連結されたアーチ形状で構成されている。
【００２０】
この際、左右回動フレーム３０は、前後回動フレーム２０と交差して連結されるように、前後回動フレーム２０より相対的に低い高さを有している。
【００２１】
一方、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０とは、モーターＭによって強制的に回動されるように設計され、一対でそれぞれ構成されている。
【００２２】
この際、フレーム１０には、２つのモーターＭの重さに相応する２つのウエイトバランス１２が結合されて、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０とをモーターＭによって円滑に回動させることができるように設計されている。
【００２３】
一方、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０には、一対の前後回動フレーム２０の相互間及び一対の左右回動フレーム３０の相互間における間隔を維持するとともに剛性を増大する多数の補強台２１、３１がそれぞれ結合されている。
そして、一対の前後回動フレーム２０の相互間及び一対の左右回動フレーム３０の相互間における間隔は、主軸５０を結合できる間隔でそれぞれ設定されている。
よって、補強台２１、３１は、主軸５０を挿入できるように、主軸５０の直径より長い
ことが先行されなければならない、すなわち、主軸５０の直径より長く設定されている。
【００２４】
そして、主軸５０は、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０との交差部位に垂直に挿入され、前後回動フレーム２０及び左右回動フレーム３０に沿って回動、すなわち、移動するように設計されている。
【００２５】
このような主軸５０は、滑り部材４０に結合され、滑り部材４０は、前後回動フレーム２０の下面と左右回動フレーム３０の上面に対してスライド自在に結合されている。
【００２６】
滑り部材４０は、図２及び図３に示すように、高さの差を有するように回転ベアリング４４を間において、回転ベアリング４４の下部外側に装着される第１滑り枠４１と、回転ベアリング４４の上部内側に結合される第２滑り枠４２とで構成され、これら第１滑り枠４１と第２滑り枠４２とは、相互に回転自在に設計されている。
【００２７】
この時、第２滑り枠４２と回転ベアリング４４とは、主軸５０に固定され、第１滑り枠４１は、回転ベアリング４４の外側に回転自在な状態で装着されている。
【００２８】
そして、第２滑り枠４２には、前後回動フレーム２０の底面に密着する２つの第１ローラー４２１が結合され、第１滑り枠４１には、左右回動フレーム３０の上面に密着する２つの第２ローラー４１１が結合されている。
【００２９】
このように滑り部材４０を構成することにより、主軸５０の移動時に、主軸５０を離脱させることなく前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０とによって主軸５０を支持するとともに、第１滑り枠４１を第２滑り枠４２に対して回転させて、前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０との間における干渉を回避している。
【００３０】
したがって、前述したように構成された３Ｄ可変軸マシーン１００は、２つのモーターＭを介してそれぞれ独立して回動自在な前後回動フレーム２０と左右回動フレーム３０とによって、主軸５０を上下、左右、前後に可変させて工作物を立体的に加工できる。
【００３１】
また、本明細書では言及しないが、主軸５０にリニアモーターを結合させて主軸５０を上下に移送させることができるように設計することは自明なことである。
【００３２】
図５は、他の実施例の滑り部材を組み込んだ３Ｄ可変軸マシーンの斜視図であり、図６は、図５から滑り部材と主軸とを抜粋して示す結合図である。
【００３３】
図５及び図６に示すように、他の実施例の滑り部材４０は、弾性手段６０によって第２滑り枠４２に弾力的に連結された第３ローラー４３１を有する第３滑り枠４３を更に備えている。
【００３４】
ここで、第３滑り枠４３は、前後回動フレーム２０の上面に密着した状態で設けられ、第３滑り枠４３と第２滑り枠４２とは、弾性手段６０を介して相互に弾力的に連結されている。
【００３５】
ここで、この弾性手段６０は、第２滑り枠４２及び第３滑り枠４３にそれぞれ結合される連結バー６１と、各連結バー６１を相互に連結するスプリング６２とで構成されている。
【００３６】
前述したような構成は、第２滑り枠４２に結合された第１ローラー４２１が前後回動フレーム２０の底面に密着しないという事態を回避するために、第３滑り枠４３を前後回動フレーム２０の上面に結合させたものである。
【００３７】
つまり、第２ローラー４１１は、滑り部材４０の自重によって左右回動フレーム３０の上面に対して常に密着するものの、第１ローラー４２１は、滑り部材４０の自重に起因して前後回動フレーム２０の底面に対して密着しないことがあり得るため、これを克服するために、第３滑り枠４３に結合された第３ローラー４３１を前後回動フレーム２０の上面に結合させている。
【００３８】
本発明を前述したような好適な一実施例を用いて説明したが、本発明の要旨から逸脱することなく、他の様々な修正及び変更を施すことが可能である。
従って、添付する特許請求の範囲に係る技術的内容は、本発明の真なる範囲に属する修正及び変更を含んでいる。
【符号の説明】
【００３９】
１０    ・・・  フレーム
１１    ・・・  支持台
１２    ・・・  ウエイトバランス
２０    ・・・  前後回動フレーム
２１    ・・・  補強台
３０    ・・・  左右回動フレーム
３１    ・・・  補強台
４０    ・・・  滑り部材
４１    ・・・  第１滑り枠
４１１  ・・・  第２ローラー
４２    ・・・  第２滑り枠
４２１  ・・・  第１ローラー
４３    ・・・  第３滑り枠
４３１  ・・・  第３ローラー
４４    ・・・  回転ベアリング
５０    ・・・  主軸
６０    ・・・  弾性手段
６１    ・・・  連結バー
６２    ・・・  スプリング
１００  ・・・  ３Ｄ可変軸マシーン
Ｍ      ・・・  モーター
【図１】
2010105146.tif 000003
【図２】
2010105146.tif 000004
【図３】
2010105146.tif 000005
【図４】
2010105146.tif 000006
【図５】
2010105146.tif 000007
【図６】
2010105146.tif 000008